降雨条件下路肩墙墙背受力分析

常锋

摘  要：挡土墙是路基常用的支挡结构之一，文章以挡墙为分析对象，考虑降雨入渗使路基墙后填土基于初始地下水水位变为非饱和状态并有排水体产生稳定渗流时，墙体的土压力大小变化。

关键词：路肩墙;基质吸力;降雨入渗

中图分类号：U417.1+1      文献标志码：A             文章编号：2095-2945（2019）16-0061-03

Abstract： Retaining wall is one of the commonly used retaining structures of roadbed. In this paper， taking the retaining wall as the analysis object， considering rainfall infiltration， when the backfill behind the roadbed wall becomes unsaturated based on the initial groundwater level and steady seepage occurs in the drainage body， the earth pressure of the wall changes.

Keywords： shoulder wall; matrix suction; rainfall infiltration

引言

降雨是一种常见的自然现象，同时也是导致路基等众多工程失稳破坏的主要原因之一;挡土墙是填方路基和半填半挖路段路基的常用支挡结构物之一，分析路基挡墙墙背所受的各种力对于确保路基的稳定性和耐久性十分必要，土压力是主要的荷载之一。在路基挡墙的设计中通常会布置排水系统，目的是把路基工作区的土基含水量降低到一定的范围，若土基含水量过大、排水不良就可能会引起土质湿软、土体强度降低进而引发一系列的灾害。赵明华[1]等探讨了IEM和FDEM降雨模型雨水入渗路基的机理，并且推导出了降雨作用下雨水入渗路基深度公式;张常光、赵均海[2-3]等基于非饱和土双应力状态变量，考虑中间主应力效应，建立了非饱和土抗剪强度及土压力的统一解;王俊杰[4-5]等考虑饱和填土稳定渗流分别在荷载、地震力等作用下的土压力进行了研究。本文基于现有的饱和土和非饱和土土压力理论，并结合降雨入渗模型的相关研究成果，分析在降雨条件下，雨水入渗路基一定深度，受地下水位的影响时，路基墙后填土作用于墙体上的受力情况。

1 所研究的问题及基本假设

1.1 研究问题的描述

1.2 基本假定

在实际工程中，受地形、岩性、渗流、施工等一系列因素的耦合影响，使得路肩墙上设计土压力的具体计算问题复杂化，为了计算简化，需要对具体问题理想化，现做如下的假设：

（1）满足库仑土压力理论的基本假定。

（2）墙背竖直的刚性挡土墙，填土面水平，路基填土是均质各向同性的土体。

（3）墙底处在水平无限延伸不透水的地基上，墙背设有排水系统，降雨入渗为垂直入渗，不考虑其他水力扩散，地下水通过排水体为稳定渗流，遵从Darcy定律。

2 墙体主动土压力计算

2.1 非饱和土抗剪强度

3 算例分析

由表2计算结果可知，在降雨时间为2d时，雨水入渗路基墙后土体的深度并未达到初始地下水位，所以对地下水位没有影响;当持续降雨6d、10d时，雨水入渗的深度大于地下水位距离地表的距离，对地下水水位进行补偿，使得地下水位升高，此时挡墙所受的土压力均在增大，综合有无排水体可知，设有排水体的挡墙所受的土压力在地下水位升高时，比没有设排水体的挡墙的土压力值增加的要大。

4 结束语

准确的分析路肩墙的受力对于路基的设计非常重要，当路基挡墙后填土体有地下水时，且较高时，为了降低地下水水位需要设置排水体，虽然不设排水体时，挡墙所受的土压力相对设排水体时较小，但地下水对路基墙后土体的软化渗透会加剧路基的损坏，所以必须要设置排水体进行排水处理。

参考文献：

[1]赵明华，刘小平，何伟，等.非饱和土路基降雨渗流分析[J].公路交通科技，2009（3）：49-53.

[2]张常光，张庆賀，赵均海.非饱和土抗剪强度及土压力统一解[J].岩土力学，2010（6）：1871-1876.

[3]赵均海，梁文彪，张常光，等.非饱和土库仑主动土压力统一解[J].岩土力学，2013（3）：609-614.

[4]王俊杰，柴贺军.车辆荷载下饱和路基挡墙主动土压力计算[J].岩土工程学报，2008（3）：372-378.

[5]王俊杰，柴贺军，林新，等.饱和填土稳定渗流条件下动主动土压力计算[J].土木建筑与环境工程，2011（4）：100-105.

[6]Barros P L A. A coulomb-type solution for active earth thrust with seepage[J].Geotechnique，2006，56（3）：159-164.

[7]JTGD60-2004.公路桥涵设计通用规范[S].2004.

[8]汪丁建，童龙云，邱岳峰.降雨入渗条件下非饱和土朗肯土压力分析[J].岩土力学，2013（11）：3192-3196.

[9]胡波，汪稔，王钊，等.非饱和土强度公式的比较研究[J].岩石力学与工程学报，2008（S1）：3005-3009.